Amacı: Bu tez çalışması, endüstriyel gıda işleme atığı olan susam kepeğinden
püskürtmeli ve dondurarak kurutma (liyofilizasyon) yöntemleriyle bitkisel protein tozu
üretilmesi ve ardından, ayrıntılı fizikokimyasal ve toz ürün özelliklerinin belirlenmesi
amacıyla gerçekleştirilmiştir.
Materyal ve Yöntem: Püskürtmeli kurutma işlem parametlerinin etkileri yanıt yüzey
yöntemi ile merkezi tümleşik tasarım (CCRD) kullanılarak incelenmiştir. En uygun
püskürtmeli kurutma işlem koşullarının belirlenmesinde bağımlı değişkenlerin (toz ürün
verimi, protein verimi, su aktivitesi, işlem süresi) etkileri, bağımsız değişkenler (hava giriş
sıcaklığı ve hava çıkış sıcaklığı) ele alınarak tespit edilmiştir. Optimum koşullarda
püskürtmeli ve dondurarak kurutma işlemleri ile üretilen bitkisel protein tozlarının
fizikokimyasal analizleri yapılmış ve toz ürün özellikleri belirlenmiştir.
Bulgular: Püskürtmeli kurutma işlemi için optimum işlem koşulları 165 °C hava giriş
sıcaklığı ve 74 °C hava çıkış sıcaklığı olarak tespit edilmiştir. Bu koşullarda toz üründe %69,0
toz ürün verimi, %68,2 protein verimi, 70 dk. işlem süresi ve 0,215 su aktivitesi değeri elde
edilmiştir. Dondurarak kurutma işlemi susam kepeği protein tozlarında daha yüksek köpürme
kapasitesi (%35) ile önemli ölçüde geliştirilmiş ıslanabilirlik (2,3 s) ve dağılabilirlik (%98,6)
değerleri sağlamıştır. Liyofilize protein tozları, işleme ve nakliye için önemli parametreler
kabul edilen, önemli ölçüde daha düşük yığın ve sıkıştırılmış yığın yoğunluğu göstermiştir.
Diğer yandan, püskürtmeli kurutma ile üretilmiş örnekler daha yüksek su tutma kapasitesi
(0,94 g su/g protein) ve daha gelişmiş renk özellikleri (L*: 71,4) sağlamıştır.
Sonuç: Püskürtmeli kurutma ve dondurarak kurutma yöntemleri kullanılarak susam
kepeğinden bitki bazlı protein tozu üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Kurutma yöntemleri
protein tozlarının protein miktarı, mineral madde ve lignan içerikleri, amino asit bileşimi,
yığın özellikleri, köpürme kapasitesi, renk ve yüzey morfolojisi gibi fizikokimyasal özellikleri
xiv
üzerinde farklı etkiler göstermiştir. Susam kepeğinden elde edilen protein tozları kükürt içeren
esansiyel bir amino asit olan metiyonin bakımından zengin içeriğe sahiptir. Fonksiyonel bir
bileşen olarak yeni geliştirilen protein tozunun, gıda endüstrisine sürdürülebilir seçenekler
sunacağı ve çeşitli formülasyonlarda kullanılmak üzere yeni fırsatlar açabileceği
düşünülmektedir.
Objective: The purpose of this thesis was to produce plant based protein powder from
an agro-industrial waste source (sesame bran) using spray and freeze drying methods, to
perform detailed physicochemical analyses, and to determine powder product properties.
Material and Methods: The effect of spray drying process parameters was investigated
using response surface methodology by central composite rotatable design (CCRD). For the
optimum spray drying process conditions, the effects of dependent variables (powder product
yield, protein yield, water activity, process time) were determined by considering independent
variables (inlet air temperature and outlet air temperature). Physicochemical analyses and
powder product characterization of plant based protein powders produced using spray and
freeze drying at optimum conditions were carried out.
Results: The optimum process conditions were determined as 165 °C inlet air
temperature and 74 °C outlet air temperature. Under this condition, 69.0% powder product
yield, 68.2% protein yield, 70 min. process time and 0.215 water activity values were
obtained in the powder product. Freeze dried protein powders revealed significantly improved
wettability (2.3 s) and dispersibility (98.6%) values with higher foaming capacity (35%).
Protein powders produced by freeze drying had considerably lower bulk and tapped densities
which are important parameters for processing and transportation. On the other hand, spray
drying provided higher water holding capacity (0.94 g water/g protein) and better color
properties (L*: 71.4).
Conclusion: The production of plant based protein powder from sesame bran has been
successfully carried out using spray drying and freeze drying methods. Drying methods
showed different effects on the physicochemical properties of protein powders such as the
protein content, mineral and amino acid composition, bulk properties, foaming capacity, color
xvi
and surface morphology. Protein powders derived from sesame bran were found to be high in
methionine, which is a sulfur containing essential amino acid. The newly developed protein
powder as a functional ingredient could offer sustainable options to food industry and could
open up new opportunities to be used in various formulations
